水稻种质资源回交后代耐盐基因的鉴定与筛选研究

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  摘要:以超优一号为轮回亲本,以其与36个供体的不同回交后代(BC2F2、BC2F3)群体为材料,进行耐盐鉴定与筛选研究。结果表明,虽然这些亲本本身对盐碱不具备很好的耐性,但所有回交后代均出现耐盐的超亲分离,说明这些供体均带有耐盐基因,且这种有利“隐蔽基因”供体之间的差异很大。从总体上看,BC2F2耐盐性选择效率显著高于BC2F3,不同供体之间也存在着明显的差异。
  关键词:种质资源;耐盐基因;粳稻
  中图分类号:S511 文献标识码:A 文章编号:1006-6500(2008)04-0004-03
  
  水稻在我国粮食生产中占有的比重最大,是对作物增产贡献最大的优良品种,贡献率约为35%。培育高产、稳产、优质、抗逆的水稻新品种是水稻生产可持续发展的最佳途径。矮化育种与杂交稻育种堪称水稻育种的两个里程碑,促进了水稻生产的两个跨越。然而,由于此后育种家多采用综合性状好,但亲缘关系较近的材料作育种亲本,导致育成品种的遗传基础单一,对病虫害或逆境因素抵抗能力弱。因此,近些年来新育成的品种的产量潜力徘徊不前。据统计,仅病虫害每年导致农作物减产25%。而盐碱、淹水、干旱等逆境胁迫是限制水稻产量的另一重要因素。我国有2700万hm2盐碱地,其中700万hm2分布在农田。在沿海和广大的干旱或半干旱地区,日益严重的土壤或灌溉水盐渍化趋势已成为包括水稻在内的农作物生产的主要障碍。有关研究说明,水稻虽然属于中等感盐作物,但许多水稻资源中隐藏着品种遗传改良的各种有利基因。高效发掘种质资源的有利基因是实现育种突破的前提。徐建龙等选择籼稻IR64、特青和新株型(NPT)为轮回亲本与13个供体的不同回交世代(BC2F2-BCF3)群体为材料,进行耐盐、耐涝和褐飞虱抗性鉴定与筛选,结果表明,尽管多数亲本本身对这些逆境不具备很好的抗性和耐性,但绝大多数回交后代中均出现耐盐、耐涝和抗褐稻飞虱超亲分离,说明这些供体均带有对这些性状有利的基因。
  IRRI为大规模发掘种质资源的有利基因,于1998年组织各主要水稻生产国参与全球水稻分子育种计划(IRMBP),将搜集到的203份优异种质资源发给各国作为供体,各参与单位选择所在生态区最优良的品种作轮回亲本,采用回交育种方法创建分子育种的基础材料,即回交导人群体。目前已有部分导人群体进行了抗旱、耐盐、耐涝、耐低氧萌发、耐冷等非生物抗(耐)性及抗白叶枯病、褐稻飞虱和纹枯病等生物抗性的鉴定筛选。本试验选用了来自不同国家36个供体品种,以粳稻超优一号为背景的回交导入群体为材料,进行了耐盐鉴定与筛选试验,研究水稻种质耐盐基因变异情况。
  
  1 材料和方法
  
  1.1材料
  以综合性状好、广适应性的粳稻品种超优一号为轮回亲本,以来自中国、菲律宾、印度、日本、印尼、越南、泰国的36个品种为供体亲本。
  
  1.2方法
  
  以超优一号为轮回亲本与36个供体亲本配组36个杂交F1以轮回亲本为父本,F1为母本回交产生BC1F1,从每个BC1F1后代中随机选取25个单株,继续与轮回亲本回交产生25个BC2F1家系,10个组合自交加代至BC2F2,27个组合至BC2F3,同时以超优一号和金株一号为对照,进行耐盐性鉴定和筛选。
  每个材料取10g种子,用菌虫清浸种3d,预防恶苗病及干尖线虫病,5月12日播种,6月26日插秧,行距20cm,株距13.3cm,重复2次。试验设在水泥池中,利用该地区地下水位较高,且不同深度水的含盐量有所不同的特点,在水泥池旁打两眼井,一眼(6m)含盐量0.22%,另一眼为咸水井(33m),含盐1.62%,以NaCl为主。在试验过程中,按照试验设计调节灌水盐分浓度:苗期和返青期(6月26日-7月3日)0.22%-0.3%;分蘖期(7月4日-7月24日)0.68%;拔节孕穗期(7月25日-8月20日)1.12%;出穗灌浆期(8月21日-10月10日)1.5%。观察在盐胁迫下试验材料各生育期的反应。在黄熟期选综合性状较好的耐盐植株作为研究材料。
  
  2 结果与分析
  
  2.1各生育期的反应表现
  2.1.1秧苗期表现水稻的耐盐力较弱,尤其在离乳期(3叶)对盐碱最为敏感,先是下部叶片变黄,逐渐向上发展,一些生长较弱的个体开始死亡。
  2.1.2返青期表现含盐0.22%-0.3%的灌溉水使部分稻苗返青延迟。
  2.1.3分蘖期表现含盐0.68%的灌溉水对水稻的分蘖有抑制作用,分蘖减少,下部叶变黄,并有少数个体枯死,同时有部分个体生长正常。
  2.1.4拔节孕穗期表现随着灌水,全盐含量达到1.12%,大部分材料不仅下部黄叶增加、绿叶减少,而且有少数植株出现青枯。
  2.1.5抽穗灌浆期表现全盐含量达到1.5%时,青枯死亡的植株明显增多,9月20日对照品种超优一号及金株一号全部枯死,大部分供试群体80%-90%的植株枯死,有少部分植株耐盐力很强,仍保持2-3片绿叶,能正常灌浆成熟,但结实率普遍降低到70%左右,且组合之间差异很大。
  
  
  2.2耐盐材料的筛选结果
  耐盐鉴定结果表明,BC2F2比BC2F3耐盐性强(表1、表2),在10个BC2F2群体中有5个表现耐盐性强,占50%;中等3个,占30%;弱的2个,占20%。27个BC2F3中强耐盐的5个,占18.5%;中等10个,占37.0%;弱的12个,占44.4%。耐盐植株入选率BC2F2为12.5%,BC2F3为7.7%,尽管BC2F2或BC2F3的所有群体都有耐盐植株入选,即都有耐盐基因表现出来,但不同的组群之间有着明显差异,如BC2F2中入选耐盐植株最少的“超优一号/谷梅2号”为2.63%,而最多的“超优一号/ CS94”为25.79%,相差近10倍。BC2F3的情况与BC2F2相似,当选最少的“超优一号/ChoRoFA”为2.96%,最多的“超优一号/浓农265”为28.95%,入选率最高与最低群体相差10倍之多。再如“超优一号/1759279”在BC2F3入选率为11.99%,而在BC2F2入选率为23.68%,自交世代不同相差1倍。
  
  3 讨论
  
  (1)采用的36个供体来源于全球水稻分子育种计划(IRMBP)的203个供体材料,这些材料具有广泛的遗传多样性。本研究以耐盐为选择性状,主要是考虑本生态区土壤盐渍化较为严重,地下水矿化程度较高,便于盐胁迫及耐盐植株筛选。本试验结果表明,36个供体品种的回交后代对于耐盐具有广泛的遗传变异,所有组合回交后代都出现超亲个体,说明这些供体品种都带有耐盐“隐蔽基因”。
  (2)研究结果还表明,BC2F2的耐盐个体明显高于BC2F3,可能是因为前者群体中的杂合体比后者多,而许多试验也证明杂交稻比常规品种耐盐性强。
  (3)水稻的耐盐能力除与品种有关外,与土壤的肥力、秧苗壮弱、灌水深浅等都有密切关系,即肥沃的稻田、壮苗、适当增加灌水深度等都有助于提高水稻的耐盐能力,因此,在实际应用中应予综合考虑。
  
  参考文献:
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